(57)【要約】【課題】  半導体製造工程等から排出される有害成分を含む排ガスを、浄化剤を用いて効率よく浄化できるとともに、検知剤を浄化剤の下流側の充填部に用いた場合、浄化剤が破過する直前で確実にこれを検知することができる排ガスの浄化筒を提供する。【解決手段】  排ガスの導入口、浄化剤の充填部、及び浄化されたガスの排出口を有する排ガスの浄化筒であって、浄化剤の充填部に、外周縁が浄化筒の内壁面に密着するように環状板を設けた浄化筒とする。【選択図】  図１
2005230679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの導入口、浄化剤の充填部、及び浄化されたガスの排出口を有する排ガスの浄化筒であって、浄化剤の充填部に、外周縁が浄化筒の内壁面に密着するように環状板を設けたことを特徴とする排ガスの浄化筒。
【請求項２】
浄化剤の充填部内部において、浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面のみを流通する排ガスの最短経路の長さが、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガスの最短経路の長さの１．２〜３．０倍となるように、環状板の形状、大きさ、及び個数を設定した請求項１に記載の排ガスの浄化筒。
【請求項３】
複数の環状板を設けた請求項１に記載の排ガスの浄化筒。
【請求項４】
複数の環状板は、同一の形状かつ同一の大きさである請求項３に記載の排ガスの浄化筒。
【請求項５】
環状板の中央開口部の径が、浄化筒の内径の１５〜７５％である請求項１に記載の排ガスの浄化筒。
【請求項６】
浄化剤の下流側の充填部に、排ガス中の有害成分を検知する検知剤が充填された覗窓を設けた請求項１に記載の排ガスの浄化筒。
【請求項７】
覗窓の上流側の浄化剤の充填部に、排ガスを検知剤の充填部に導く案内板を設けた請求項６に記載の排ガスの浄化筒。
【請求項８】
排ガスの導入口の先端、及び浄化されたガスの排出口の先端を、浄化筒の水平方向の中心部に設けた請求項１に記載の排ガスの浄化筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガスの浄化筒に関する。さらに詳細には半導体製造工程等から排出される有害成分を含む排ガスを、浄化剤を用いて効率よく浄化するとともに、浄化剤が破過する直前で確実にこれを検知することができる排ガスの浄化筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工業においては各種のガスが使用されており、水素化物ガスとしては、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン、セレン化水素等が、酸性ガスとしては、フッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等が、塩基性ガスとしては、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等が多量に使用されている。これらのガスは毒性を有するため、半導体製造工程等で使用された後、これらの有害成分を含む排ガスは大気中に放出するに先立って浄化する必要がある。
【０００３】
従来より、前記の排ガスの浄化方法としては、浄化剤を浄化筒に充填し、排ガスを浄化筒に導入して、有害成分を浄化剤と接触させて捕捉することにより浄化する乾式浄化方法が多く実施されている。乾式浄化方法において、各種の浄化剤は、各々有害成分に対する固有の浄化能力（浄化剤単位量当りの有害成分処理量）を有しており、ある程度の量の有害成分を捕捉できるが、それを超えると捕捉できなくなり、新しい浄化剤と交換する必要があった。そのため、各々の有害成分について、優れた浄化能力を有する浄化剤が開発されてきた。
【０００４】
また、有害成分の下流側への流出を防止するために、浄化剤の充填部のうち比較的に下流側の位置に浄化筒の外側から浄化筒内を観察することができる覗窓を設け、これに有害成分と接触して変色する検知剤を充填して、浄化剤層が破過する直前で有害成分を検知することが行なわれている。このような検知剤としては、有害成分と接触して短時間で鋭敏に変色し、色の変化が大きいものが好ましく、前記の浄化剤とともに種々の検知剤が開発されている。
【特許文献１】特開平８−１２９００９号公報
【特許文献２】特開平１０−２３５１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
乾式浄化方法においては、有害ガスが浄化剤と接触する際に、有害成分と浄化剤が化学反応を起こすか、あるいは有害成分が浄化剤に吸着されて、有害成分が浄化剤に捕捉される。このような有害成分の反応部または吸着部は、浄化剤層の上流側から徐々に下流側に進行する。しかしながら、浄化剤層の中心部と周辺部の位置の違い、有害ガスに含まれる粉化物の浄化剤層における堆積状態等により、排ガスの偏流が発生し、有害成分の反応部または吸着部は、通常は浄化剤層を均一に進行しない。特に浄化筒の径が大きい場合はこの傾向が顕著になり、浄化能力が優れた浄化剤を用いてもこれを効率よく使用できないほか、優れた検知剤を用いてもこれが変色することなく有害成分が浄化筒の下流側へ流れる虞があった。
【０００６】
このため、排ガスの偏流を防止あるいは緩和できる手段が望まれるが、現在までにその発生メカニズムさえも解明されていない。
従って、本発明が解決しようとする課題は、排ガスの偏流の発生メカニズムを解明し、半導体製造工程等から排出される有害成分を含む排ガスを、浄化剤を用いて効率よく浄化できるとともに、検知剤を浄化剤の下流側の充填部に用いた場合、浄化剤が破過する直前で確実にこれを検知することができる排ガスの浄化筒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、従来の浄化筒においては、中央部より浄化筒の内壁面周辺部の方が、有害成分の反応部または吸着部の進行が速くなることを見出した。この原因は、例えば球状の浄化剤を用いた場合、中央部では浄化剤が六方最密充填になりやすいのに対して、内壁面では浄化剤が平面に接するため大きな空隙が生じること、及び内壁面周辺部では中央部と比べて浄化剤を充填する際に充分な圧力がかからず空隙率が大きくなることにより、排ガスを流すとその部分の排ガスの流速が速くなり、内壁面に沿って優先的に有害成分が流れるためであると推測された。また、内壁面周辺部においても排ガスの流速にバラツキがあり、これが大きい場合は検知剤が変色することなく有害成分が浄化筒の下流側へ流れることがあると推測された。
【０００８】
さらに、本発明者らは、前記のように発生する偏流に対して、浄化剤の充填部に、外周縁が浄化筒の内壁面に密着するように環状板を設けることにより、内壁面を流通する排ガスの経路が長くなり、排ガスの偏流による浄化剤使用率の低下、有害成分の浄化筒の下流側への流出を緩和あるいは防止できることを見出し本発明の排ガスの浄化筒に到達した。
すなわち本発明は、排ガスの導入口、浄化剤の充填部、及び浄化されたガスの排出口を有する排ガスの浄化筒であって、浄化剤の充填部に、外周縁が浄化筒の内壁面に密着するように環状板を設けたことを特徴とする排ガスの浄化筒である。
【０００９】
本発明は、半導体製造工程等から排出される水素化物ガス、酸性ガス、塩基性ガス等の有害成分を含む排ガスを浄化する浄化剤が充填された浄化筒に適用される。
本発明の排ガスの浄化筒において、浄化処理の対象となる有害成分としては、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン、セレン化水素等の水素化物ガス、フッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等の酸性ガス、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等の塩基性ガス、有機金属化合物等が挙げられる。これらは、通常は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム等のベースガスに含有された状態で排出される。
【００１０】
本発明における浄化剤は、前記有害成分を含有する排ガスを、乾式浄化方法により浄化できるものであれば特に制限されることがない。これらの浄化剤としては、例えば、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする水素化物ガスの浄化剤、活性炭に蟻酸のアルカリ金属塩及び／または蟻酸のアルカリ土類金属塩を添着させたハロゲン系ガスの浄化剤、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする組成物に銅塩を添着させた塩基性ガスの浄化剤等を挙げることができる。また、前記有害成分との組み合せで、粉化物を生成するものであってもよい。
【００１１】
以下、本発明の排ガスの浄化筒を図１〜図６に基いて説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
図１、図３、図５は、本発明の排ガスの浄化筒の例を示す縦断面図である。図２、図４は、各々、図１、図３の浄化筒の排ガス経路の例を示す構成図である。また、図６は、本発明の浄化筒に用いられる環状板の例を示す平面図である。
【００１２】
本発明の排ガスの浄化筒は、図１、図３、図５に示すように、排ガスの導入口１、浄化剤の充填部２、及び浄化されたガスの排出口３を有する排ガスの浄化筒であって、浄化剤の充填部２に、外周縁が浄化筒の内壁面に密着するように環状板４を設けた浄化筒である。
本発明の浄化筒は、内部に浄化剤を充填するとともに、所定の位置に環状板を設置することにより製作される。
【００１３】
本発明の浄化筒の浄化剤充填部においては、浄化筒の内壁面及び環状板の周辺部では空隙率が大きくなり、中央部では空隙率が小さくなる。従って、図２、図４に示すような浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面を流通する排ガス経路５では、排ガスの流速は比較的に速く、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガス経路６では、排ガスの流速は比較的に遅くなる。しかし、排ガス経路５は長く排ガス経路６は短いので、下流方向への排ガスの流速、すなわち下流方向への有害成分の反応部または吸着部の進行速度をほぼ同じに設定することが可能である。
【００１４】
前記のような設定は、排ガスの種類、浄化剤の種類、浄化筒の大きさ、形状、処理条件等により異なり一概に特定することはできないが、通常は、浄化剤の充填部内部において、浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面のみを流通する排ガスの最短経路の長さが、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガスの最短経路の長さの１．２〜３．０倍となるように設定される。尚、本発明においては、通常は、前記の範囲となるように、同一の形状かつ同一の大きさの環状板が複数個使用される。また、環状板の中央開口部１０の径は浄化筒の内径の１５〜７５％程度に設定される。
【００１５】
前記において、排ガスの経路５の浄化剤の充填部内部における最短経路の長さが、排ガスの経路６の浄化剤の充填部内部における最短経路の長さの１．２倍未満の場合は、中央部より浄化筒の内壁面周辺部の方が、有害成分の反応部または吸着部の下流方向への進行が速くなり、本発明の効果が小さくなる。また、排ガスの経路５の浄化剤の充填部内部における最短経路の長さが、排ガスの経路６の浄化剤の充填部内部における最短経路の長さの３．０倍を越える場合は、かえって浄化筒の内壁面周辺部より中央部の方が、有害成分の反応部または吸着部の下流方向への進行が速くなりすぎる不都合を生じる。
【００１６】
また、本発明の排ガスの浄化筒においては、浄化剤の下流側の充填部に、排ガス中の有害成分を検知する検知剤７が充填された覗窓８を設けることができる。検知剤が充填された覗窓を設ける場合は、図５に示すように、覗窓の上流側の浄化剤の充填部に、排ガスを検知剤の充填部に導く案内板９を設けることもできる。案内板の形状、大きさについては特に制限されることはないが、通常は浄化筒の内径の３０〜７０％程度の円盤状の案内板が使用される。このようにすることにより、浄化剤が破過する直前で確実にこれを検知することができる。尚、このような案内板を設けた場合においても、排ガスの経路５の浄化剤の充填部内部における最短経路の長さ、排ガスの経路６の浄化剤の充填部内部における最短経路の長さは、案内板を考慮することなく前述の関係の範囲内になることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明の排ガスの浄化筒においては、排ガスの導入口の先端、及び浄化されたガスの排出口の先端を、浄化筒の水平方向の中心部に設けることが好ましい。このような構成とすることにより、排ガスを水平方向に対して均等に流すことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の排ガスの浄化筒により、半導体製造工程等から排出される有害成分を含む排ガスを、浄化剤を用いて効率よく浄化することができるようになった。また、浄化剤の充填部に検知剤を充填した覗窓を設置する場合、浄化剤が破過する直前で確実にこれを検知することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
（浄化筒の製作）
排ガスの浄化筒として、図１において、環状板を３個用いた浄化筒を製作した。浄化筒は、内径が２００ｍｍ、高さが１０００ｍｍであり、この内部に、径が２〜５ｍｍの球状アルミナにコンゴレッドを担持させた浄化剤を、充填長が５００ｍｍとなるように充填するとともに、中央開口部の径が１００ｍｍ、厚さが５ｍｍの環状板３個を等間隔で設けた。また、浄化剤充填部の下から１０ｍｍの位置が中心となるように覗窓を設置した。尚、浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面のみを流通する排ガスの最短経路の長さは７００ｍｍであり、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガスの最短経路の長さは５００ｍｍである。
【００２１】
（浄化試験）
前記の排ガスの浄化筒に、処理対象ガスとして６０００ｐｐｍの塩化水素を含む窒素ガスを、２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通した。この間、浄化筒の排出口から排出されるガス中に、塩化水素が検出され始めるまでの時間を測定した。その結果を表１に示す。また、排ガスの浄化筒から浄化剤を取出し、赤から青へ変色した浄化剤の割合から浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、この浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できた。
【００２２】
（実施例２，３） 
実施例１の浄化試験における塩化水素の濃度を、各々３０００ｐｐｍ、１２０００ｐｐｍに変えたほかは実施例１と同様にして浄化試験を行なった。排出口から塩化水素が検出され始めるまでの時間、浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、これらの浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できた。
【００２３】
（実施例４，５） 
実施例１の浄化試験における塩化水素を含む窒素ガスの流量を、各々１００ｍｌ／ｍｉｎ、４００ｍｌ／ｍｉｎに変えたほかは実施例１と同様にして浄化試験を行なった。排出口から塩化水素が検出され始めるまでの時間、浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、これらの浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できた。
【００２４】
（実施例６）     
実施例１の浄化筒の製作おいて、環状板を５個用いたほかは実施例１と同様にして浄化筒を製作した。（浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面のみを流通する排ガスの最短経路の長さ：９００ｍｍ、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガスの最短経路の長さ：５００ｍｍ）この浄化筒を用いたほかは実施例１と同様にして浄化試験を行なった。排出口から塩化水素が検出され始めるまでの時間、浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、この浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できた。
【００２５】
（実施例７）     
実施例１の浄化筒の製作おいて、環状板を９個用いたほかは実施例１と同様にして浄化筒を製作した。（浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面のみを流通する排ガスの最短経路の長さ：１３００ｍｍ、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガスの最短経路の長さ：５００ｍｍ）この浄化筒を用いたほかは実施例１と同様にして浄化試験を行なった。排出口から塩化水素が検出され始めるまでの時間、浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、この浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できた。
【００２６】
（実施例８）     
実施例１の浄化筒の製作おいて、中央開口部の径が１５０ｍｍ、厚さが５ｍｍの環状板を用いたほかは実施例１と同様にして浄化筒を製作した。（浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面のみを流通する排ガスの最短経路の長さ：６００ｍｍ、浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガスの最短経路の長さ：５００ｍｍ）この浄化筒を用いたほかは実施例１と同様にして浄化試験を行なった。排出口から塩化水素が検出され始めるまでの時間、浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、この浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できた。
【００２７】
（比較例１）     
実施例１の浄化筒の製作おいて、環状板を用いなかったほかは実施例１と同様にして浄化筒を製作した。この浄化筒を用いたほかは実施例１と同様にして浄化試験を行なった。排出口から塩化水素が検出され始めるまでの時間、浄化剤の使用率を求めた結果を表１に示す。尚、この浄化試験においては、前記の時間よりも前に覗窓から浄化剤の変色が確認できなかった。また、浄化剤の充填部の下部中央に未使用の浄化剤が多く残り、浄化筒の内壁面周辺部のうち、覗窓がない部分の破過が著しく早かった。
【００２８】
【表１】
2005230679.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の排ガスの浄化筒の例を示す縦断面図
【図２】図１の浄化筒の排ガス経路の例を示す構成図
【図３】本発明の図１以外の排ガスの浄化筒の例を示す縦断面図
【図４】図３の浄化筒の排ガス経路の例を示す構成図
【図５】本発明の図１、図３以外の排ガスの浄化筒の例を示す縦断面図
【図６】本発明の浄化筒に用いられる環状板の例を示す平面図
【符号の説明】
【００３０】
１  排ガスの導入口
２  浄化剤の充填部
３  浄化されたガスの排出口
４  環状板
５  浄化筒の内壁面の表面と環状板の表面を流通する排ガス経路
６  浄化剤の充填部の中央部を流通する排ガス経路
７  検知剤
８  覗窓
９  案内板
１０  環状板の中央開口部
【図１】
2005230679.tif 000004
【図２】
2005230679.tif 000005
【図３】
2005230679.tif 000006
【図４】
2005230679.tif 000007
【図５】
2005230679.tif 000008
【図６】
2005230679.tif 000009